redission 锁机制
原创
前段时间，有小伙伴问我，redission锁的原理，看门狗的作用，和一些实际开发中的场景，当时并没有给他比较完整的解答，后来我查了资料对redission做了一个总结，在这里分享给小伙伴们
redission 锁的实现原理
以下是redission锁的使用示例：
RLock lock = redisson.getLock ("key");
lock.lock ();
try {
// do something
} catch (Exception e) {
// do something
}finally {
lock.unlock ();
}我们看一下RLock实现类RedissonLock的lock方法代码：
private void lock(long leaseTime, TimeUnit unit, boolean interruptibly) throws InterruptedException {
long threadId = Thread.currentThread().getId();
Long ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
// lock acquired
if (ttl == null) {
return;
......
}追溯tryAcquire方法，最终能找到tryLockInnerAsync这个方法：
<T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {
internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);
return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command,
"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
"return redis.call('pttl', KEYS[1]);",
Collections.singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
}不难看出，这个方法是通过lua 脚本进行上锁操作，它首先通过 exists判断当前的key是否存在，如果不存在，则使用 hincrby命令创建一个新的哈希表，其中哈希表的key 也就是 ARVG[2] 的值的源码：
protected String getLockName(long threadId) {
return id + ":" + threadId;
}它是当前redission 的id +":"+当前线程的id，再通过hincrby 和 pexpire初始化当前线程持有的锁。如果当前key存在，则通过hexists判断哈希表中是否有当前线程的锁，如果有则通过hincrby指令给哈希表中的值加一，然后通过pexpire重置锁过期时间。最后一个return是如果不是当前线程持有锁，则返回当前锁剩余有效时间。不难看出RedissonLock是支持重入的，只要当前线程持有了该锁，下次获取锁的时候通过hincrby进行加一操作。那它是怎么释放锁的呢？我们直接看org.redisson.RedissonLock#unlockInnerAsync方法：
protected RFuture<Boolean> unlockInnerAsync(long threadId) {
return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
"return nil;" +
"end; " +
"local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); " +
"if (counter > 0) then " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); " +
"return 0; " +
"else " +
"redis.call('del', KEYS[1]); " +
"redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); " +
"return 1; " +
"end; " +
"return nil;",
Arrays.asList(getName(), getChannelName()), LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE, internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
}这个段lua脚本也是先判断当前线程的锁是否存在，不存在直接返回，存在则对哈希表中线程的值减一；如果值大于1 证明该锁被重入，不应该释放，重置过期时间返回，否则删除该锁，然后 调用publish指令通知其他订阅了该key的线程重新抢占。参考我以往博客的lua脚本：
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("if redis.call(\"setnx\",KEYS[1],ARGV[1])==1 ");
sb.append("then ");
sb.append(" redis.call(\"pexpire\",KEYS[1],KEYS[2]) ");
sb.append(" return 1 ");
sb.append("else ");
sb.append(" return 0 ");
sb.append("end ");
String script = sb.toString();
RedisCallback<Boolean> callback = (connection) -> connection.eval(script.getBytes(),
ReturnType.BOOLEAN, 1, key.getBytes(Charset.forName("UTF-8")),
value.getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
Boolean execute = redisTemplate.execute(callback);我这个分布式锁是使用redisTemplate 实现的，不支持重入，对比redission就简陋很多。
看门狗的原理
在明白看门狗的原理的之前，我们要先了解为什么要看门狗？它的作用是在Redisson实例被关闭前，不断的延长锁的有效期，也就是说，如果一个拿到锁的线程一直没有完成逻辑，那么看门狗会帮助线程不断的延长锁超时时间，锁不会因为超时而被释放。如果没有看门狗，就会导致业务代码没跑完，锁已经释放的情况，可能你会说那不给锁过期时间不就行了，那如果某个线程释放锁失败，会把整个业务场景锁死，造成生产事故；而有看门狗的情况解锁失败也只会死锁续期的那一段时间，造成的影响远比不设过期时间的情况要小。在之前提到的tryAcquireAsync()方法中如果没有传入过期时间，就会调用org.redisson.RedissonLock#scheduleExpirationRenewal方法创建看门狗：
private void scheduleExpirationRenewal(long threadId) {
ExpirationEntry entry = new ExpirationEntry();
ExpirationEntry oldEntry = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(getEntryName(), entry);
if (oldEntry != null) {
oldEntry.addThreadId(threadId);
} else {
entry.addThreadId(threadId);
renewExpiration();
}
}再看 org.redisson.RedissonLock#renewExpiration：
private void renewExpiration() {
ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ee == null) {
return;
}
Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
@Override
public void run(Timeout timeout) throws Exception {
ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ent == null) {
return;
}
Long threadId = ent.getFirstThreadId();
if (threadId == null) {
return;
}
RFuture<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);
future.onComplete((res, e) -> {
if (e != null) {
log.error("Can't update lock " + getName() + " expiration", e);
return;
}
if (res) {
// reschedule itself
renewExpiration();
}
});
}
}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);
ee.setTimeout(task);
}不难看出，看门狗本质就是一个schedule线程，它的执行时间间隔是internalLockLeaseTime / 3 也就是锁设置的过期时间的三分之一。
一些疑问
- 如果忘记释放锁，看门狗会给我的锁无限续期吗？
门狗线程的执行逻辑是获取持有当前锁的线程id，然后续期。如果线程id没有被从当前锁的map中剔除，就会一直续期。而剔除线程id的方法是org.redisson.RedissonLock#cancelExpirationRenewal，很不幸，这个方法只有在解锁的时候被调用。
- redission 还有哪些锁，分别是为了解决什么问题
这是一个比较大的问题，在这里只对redission 锁及作用进行简单介绍：
- RedissonRedLock：红锁，用于redis多节点部署架构，它是同时对多个redis节点进行上锁，过半节点上锁成功才算加锁成功，主要是为了防止单节点挂掉导致锁失效
- RedissonMultiLock：联锁，将多个RLock对象关联为一个联锁，提供一个锁合并的功能。
- RedissonSemaphore：信号量，同 JUC中的信号量，底层指令是
decrby与incrby
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
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